بررسی تفاوت 4WD و AWD در خودرو + فیلم

به طور کلی در هر دو سیستم 4WD و AWD قسمت موتور به هر چهار چرخ منتقل می شود. همان طور که از از هر دو اصطلاح قابل حدس زدن هست در هر دو سیستم نیرو موتور بین هر چهار چرخ تقسیم می شود. مشابه تمامی سیستم ها هر کدوم از سیستم ها دارای مزایا و معایبی هستند که به برسی آن می پردازیم. در ابتدا به بررسی سیستم 4WD می پردازیم که نسبت به AWD قدیمی تر است:

4WD
در سامانه 4WD یا 4*4 (4Wheel Drive) توان تولیدی توسط موتور به یک بخش به نام جعبه ی انتقال (transfer case)، منتقل می شود. وظیفه ی این جعبه انتقال و تقسیم توان میان دیفرانسیل جلو و عقب ماشین است. در ابتدا در سیستم ۴WD فقط از یک دیفرانسیل استفاده می شد که سبب می شد که چرخ ها با سرعت ثابت حرکت کنند که این امر مشکلات زیادی را در سرعت های بالا و به خصوص در پیچ ها به وجود می آورد که در واقع رانندگی در جاده را غیر ممکن می کرد. (در هنگام دور زدن یکی از چرخ ها به دلیل اینکه کمان کمتری را طی میکند باید سرعت کمتری داشته باشد.) در حال حاضر به دلیل اضافه شدن دیفرانسیل و بهبود های انجام شده در سیستم ماشین های ۴WD بدون هیچ مشکلی می توان در جاده و در سرعت های بالا هم از آن ها بدون هیچ مشکلی استفاده کرد.

 ۴WD ها به دو دسته عمده زیر دسته بندی می شوند:

۱- حالت part time: در حالت پارت تایم دیفرانسیل مرکزی وجود ندارد. در نتیجه هنگامی که ماشین در حالت ۴WD قرار می گیرد differential عقب به جلو قفل می شود و این امر باعث می شود که نیرو به مقدار مساوی بین چرخ های جلو و عقب تقسیم شود (در صورتی که ممکن است نیاز باشد نیرو بین چرخ های جلو و عقب با نسبتی متفاوت تقسیم شود). این موضوع باعث می شود در سطح با اصطکاک بالا هنگام پیچیدن مشکلات زیادی به وجود آید. به همین دلیل این حالت باید در هنگام رانندگی در مسیرهای خارج از جاده (off road) مورد استفاده قرار گیرد.
حالت قرار گرفتن دنده در این ماشین ها عبارت است از : ۲WD ، ۴WD HI ، ۴WD LOW

2 - حالت full time: همانطور که از نام گذاری این سیستم معلوم است، در این سیستم همیشه ۴ چرخ درگیر است. برای میسر شدن این امر و نبود مشکل در شرایط مختلف رانندگی ، نیاز به اضافه شدن یک differential در قسمت transfer case است. این دیفرانسیل اضافه باعث می شود تا ۴ چرخ بتوانند با سرعت های متفاوت حرکت کنند و در نتیجه اتومبیل در جاده های نامساعد پایداری بیشتری در حین حرکت دارد. پس می توان نتیجه گرفت اتومبیل هایی که full time 4WD هستند با اینکه همیشه در آن ها چهار چرخ درگیر است در تمامی مسیر ها عملکرد خوبی دارند. هنگامی که یک full time 4WD داریم می توانیم دو دیفرانسیل را به هم قفل کنیم تا در شرایط بسیار نامساعد کارآمدی ماشین بیشتر شود. همانطور که متوجه شدید سیستم full time 4WD بروز تر ازpart time 4WD است.

عیب عمده سیستم قدیمی 4WD را می‌توان قفل دیفرانسیل آن نامید، زیرا پس از چهارچرخ محرک کردن خودرو، نیروی تولیدی موتور به صورت یکسان بین چرخ‌های عقب و جلو پخش می‌شد. در این صورت به دلیل دور یکسان چرخ‌ها، تنها قادر به استفاده از این سیستم در سرعت‌های پایین (عموماً برای آفرود سواری) خواهید بود، زیرا در سرعت‌های بالا به خاطر دور یکسان چرخ‌ها هم کنترل ماشین (در هنگام پیچیدن) سخت و خطرناک خواهد بود. و اینگونه شد که سیستم‌های جدید روی کار آمدند.

سیستم‌های جدید 4WD تقریبا ساختمانی شبیه به قدیمی‌ها دارند، با این تفاوت که حالا به جای چهار چرخه کردن ماشین به وسیله دنده اضافی، می‌توان با فشردن یک دکمه ماشین خود را چهارچرخ محرک کرد. مشکل قفل دیفرانسیل هم در سیستم‌های جدید با اضافه کردن دو حالت Low و High تا حدودی حل شده است. با انتخاب حالت Low برای سرعت‌های پایین، دیفرانسیل مجموعه قفل شده و نیروی تولیدی موتور به مقدار یکسان بین چرخ‌های جلو و عقب پخش می‌شود، ولی با انتخاب حالت High در زمان چهارچرخ بودن خودرو، می‌توانید تا سرعت حداکثر 90 الی 100 کیلومتر بر ساعت را با ماشین خود به صورت چهارچرخ محرک رانندگی کنید.
این سیستم عموما بر روی خودروهای شاسی بلند آفرودی که نیاز به ارسال نیروی زیاد و قوی دارند مورد استفاده قرار می‌گیرد.

AWD

حال به برسی سیستم AWD یا All Wheel Drive می پردازیم:
همان طور که گفته شد AWD سیستم به روزتری نسبت به ۴WD است. در سیستم تمام چرخ درگیر ، تمامی چرخ ها در تمامی مدت درگیر می باشند و بسیار شبیه به سیستم full time 4WD است. در این سیستم هم مدل مکانیکی و هم مدل الکترونیکی وجود دارد. در مدل مکانیکی ۳ دیفرانسیل وجود دارد و مهم ترین تفاوت در این است که توان موتور به چرخی منتقل می شود که بیشترین اصطحکاک (traction) را دارد. وظیفه ی تقسیم نیرو بر عهده ی پردازش گر مرکزی ماشین است که با توجه به پردازشی که روی داده های بدست آمده از سنسورها ماشین انجام می دهد نیرو را بین چرخ ها تقسیم می کند. این سیستم برای رانندگی در جاده طراحی شده است ، و در شرایطی که اصطکاک جاده کم باشد نمی تواند نیروی جلو به اندازه کافی نسبت به ۴WD را ایجاد کند.در واقع "AWD"، یکی دیگر از سیستم‌های چهارچرخ محرک خودرو است که به نسبت 4WD، یک سیستم انتقال قدرت بروز و پیشرفته‌تری به شمار می‌رود. برخلاف سیستم‌های 4WD که توسط دنده اضافه یا دکمه بین محور عقب محرک یا چهارچرخ محرک سوئیچ می‌کرد، در سیستم AWD به صورت دائم نیروی تولیدی موتور به هرچهارچرخ خودرو ارسال می‌شود، ولی بجای ارسال نیروی مساوی به چرخ‌ها، در این سیستم با بهره گیری از سیستم‌های الکترونیکی پیشرفته و سنسورهای نظارتی، نیرو به مقدار نیاز بین چرخ‌های خودرو تقسیم می‌شود.

بزرگ‌ترین مزیت این سیستم در جاده‌های لغزنده است. زیرا در جاده‌های لغزنده هر چرخ نیروی متفاوتی طلب می‌کند و این سیستم با تشخیص نیاز چرخ، در زمان بکسوات نیروی ارسالی را کاهش داده و اگر زیر بار فشار بود، نیروی ارسالی را افزایش می‌دهد. کار تشخیص نیاز چرخ به کمک سنسور صورت می‌پذیرد و با ارسال داده به ECU موتور، تجزیه و تحلیل شده و در مورد مقدار نیروی ارسالی به هر چرخ تصمیم گیری می‌شود.
البته این سیستم معمولا در خودروهای استاندارد و بیشتر در شاسی بلندهای استاندارد دیده می‌شود، زیرا قدرت کمتری نسبت به سیستم‌های چهارچرخ محرک 4WD دارد و حداکثر می‌توان از آن در مسیرهای ناهموار ملایم استفاده کرد، نه صخره نوردی و از این سبک آفرود نوردی‌ها. 
ساختمان تشکیل دهنده این سیستم هم دو دیفرانسل اصلی بر روی محورهای جلو و عقب است، در صورتی که سیستم چهارچرخ محرک 4WD از دو دیفرانسیل اصلی بر روی دو محور، و همچنین از یک سیستم انتقال قدرت نیمه جعبه دنده/ نیمه دیفرانسیل برای انتقال نیروی تولیدی موتور استفاده می‌کند.
اما به طور کلی این سیستم نیز مزایا و معایبی دارد، مهم ترین نکته ی مثبت در این سیستم این است چسبندگی ماشین به جاده بسیار بالا هست و این عمل باعث میشود که درشرایط نامناسب جوی فرمان پذیری یا هندلینگ خوبی را ارایه دهد. از نکات منفی این سیستم می توان به پیچیدگی سیستم انتقال قدرت و مصرف سوخت بالاتر نسبت به ۴WD اشاره کرد. همچنین این سیستم برای استفاده در خارج از جاده (off-road) مناسب نیست.
امروزه خودروهایی مانند محصولات تولیدی شرکت های خودرو سازی فولکس واگن و آئودی، در حالت عادی نیروی تولیدی موتور تنها به دو چرخ منتقل می گردد. به عنوان مثال مدل فولکس واگن گلف R، در حالت عادی نیروی تولیدی شده توسط موتور خود را تنها به چرخ های جلو منتقل می کند و در صورت تشخیص عدم چسبندگی کافی به زمین و یا بروز لغزش، سیستم انتقال قدرت نیرو را به چرخ های عقب نیز منتقل می کند.
اما در خودرو هایی که نیرو بطور همیشگی به هر چهار چرخ خودرو منتقل می گردد، در هنگام عبور از مسیرهای خاکی و خارج از جاده، عملکرد خودرو افزایش محسوسی داشته و بدون توجه به اینکه کدام چرخ درگیری کمتری با مسیر دارد، هر چهار چرخ به گردش مشغول بوده و به سادگی موانع و پستی بلندی ها را طی می کنند. بعضی از خودروهای سواری مانند سوبارو WRX STI نیز که مخصوص مسابقات رالی بوده نیز از این سیستم انتقال قدرت همیشگی به چهار چرخ استفاده کرده که توانایی های آن را در طی مسیر های مخصوص اینگونه مسابقات بسیار بالا خواهد برد. البته بیشتر خودرو های اینچنینی توانایی انتخاب نحوه انتقال قدرت به صورت دستی را نیز داشته و با استفاده از اهرم قرار داده شده در کنار دسته دنده، قابلیت انتخاب بین مدل های انتقال قدرت به دو چرخ و یا چهار چرخ را به راننده به منظور استفاده حداکثری از نحوه انتقال قدرت موتور می دهند.
تعدادی از خودروهای مدرن هیبریدی جدید نیز مانند مدل bmw i8 و پورشه 918 از روش های جدیدی برای انتقال قدرت استفاده می کنند. در این خودروها نیروی تولیدی توسط موتور بنزینی به شکل سنتی به چرخ های عقبی خودرو منتقل می گردد. اما نیروی تولیدی توسط موتور های التریکی به طور کامل به چرخ های جلو منتقل می گردد. خودروهای شاسی بلندی مانند میتسوبیشی ASX  نیز با اهرم های موجود قابلیت انتخاب نحوه انتقال قدرت را به راننده به صورت دستی می دهند.

چرا همه خودرو ها مجهز به این سیستم انتقال قدرت نیستند؟
با توجه به مزایایی که در بخش های قبلی گفته شد، عملکرد سیستم انتقال نیرو به تمامی چرخ ها بسیار بهتر از نمونه های تک دیفرانسیل است و خودرو های مجهز به این سیستم کارایی بالاتری دارند. پس چرا خودرو سازان در تمامی مدل های خود از این نوع سیستم انتقال قدرت استفاده نمی کنند؟ برای این پرسش دو دلیل اصلی وجود دارد: قیمت و مصرف سوخت. برای این خودروها می بایست سیستم های انتقال قدرتی مانند محور های جدید، سیستم های الکترونیکی و کنترلی اضافه و اجزایی مانند دیفرانسیل اضافه نصب گردد. این تجهیزات علاوه بر اینکه قیمت نهایی خودرو را بالا خواهد برد، با افزایش مقدار قابل توجهی وزن، مصرف سوخت خودرو را نیز بالاتر می برد. در نتیجه هزینه های جابجایی خودرو نیز افزایش یافته و کارایی کلی سیستم برای اقشار کم درآمد تر دچار افت محسوسی خواهد شد. به عنوان مثال رنجروور ایووک در مدل AWD خود از مصرف سوختی بیشتر نسبت به مدل تک دیفرانسل خود بر خوردار است و هم قیمت آن به مراتب بالاتر از مدل دو چرخ متحرک آن خواهد بود.

در انتها از شما دعوت میکنیم تا فیلم بررسی تفاوت این دو سیستم که توسط سبقت آزاد به زبان فارسی دوبله شده است را تماشا کنید.